Сул цөмийн харилцан үйлчлэл нь зарим төрлийг өгдөг. Байгаль дахь хүч

ОХУ-ын БОЛОВСРОЛ, ШИНЖЛЭХ УХААНЫ ЯАМ

Холбооны улсын төсөв боловсролын байгууллага

илүү өндөр мэргэжлийн боловсрол

"Санкт-Петербург муж Цахилгаан техникийн их сургууль"LETI" нэрээр нэрлэгдсэн. В.И. Ульянова (Ленин)"

(SPbGETU)

Эдийн засаг, менежментийн факультет

Физикийн тэнхим

"Үзэл баримтлал" чиглэлээр орчин үеийн байгалийн шинжлэх ухаан"

сэдвээр" Сул харилцан үйлчлэл"

Шалгасан:

Альтмарк Александр Моисеевич

Дууссан:

оюутан гр. 3603

Колисецкая Мария Владимировна

Санкт-Петербург

1. Сул харилцан үйлчлэл нь үндсэн дөрвөн харилцан үйлчлэлийн нэг юм

Судалгааны түүх

Байгаль дахь үүрэг

Сул хүч нь үндсэн дөрвөн хүчний нэг юм

Сул хүч буюу сул цөмийн хүч нь тэдгээрийн нэг юм дөрвөн үндсэнхарилцан үйлчлэл байгальд. Энэ нь ялангуяа бета задралыг хариуцдаг цөм. Бусад хоёр харилцан үйлчлэл нь чухал ач холбогдолтой байдаг тул энэ харилцан үйлчлэлийг сул гэж нэрлэдэг цөмийн физик (хүчтэй ба цахилгаан соронзон ), мэдэгдэхүйц их эрчимтэй тодорхойлогддог. Гэсэн хэдий ч энэ нь таталцлын үндсэн харилцан үйлчлэлийн дөрөв дэхээс хамаагүй хүчтэй юм . Сул харилцан үйлчлэлийн хүч нь бөөмсийг бие биентэйгээ ойр байлгахад хангалтгүй (жишээ нь, холбогдсон төлөвийг үүсгэдэг). Энэ нь зөвхөн бөөмсийн задрал, харилцан өөрчлөлтийн үед л илэрч болно.

Сул харилцан үйлчлэл нь богино зайд байдаг - энэ нь үүнээс хамаагүй бага зайд илэрдэг атомын цөм (шинжийн харилцан үйлчлэлийн радиус 2·10?18 м).

Вектор бозонууд нь сул харилцан үйлчлэлийн тээвэрлэгч юм , Мөн. Энэ тохиолдолд цэнэгтэй сул гүйдлийн харилцан үйлчлэлийг ялгаж үздэг болон төвийг сахисан сул гүйдэл . Цэнэглэгдсэн гүйдлийн харилцан үйлчлэл (цэнэглэгдсэн бозонуудын оролцоотойгоор) нь бөөмийн цэнэгийн өөрчлөлт, зарим лептон ба кваркуудыг бусад лептон, кварк болгон хувиргахад хүргэдэг. Төвийг сахисан гүйдлийн харилцан үйлчлэл (саармаг бозоны оролцоотойгоор) нь бөөмсийн цэнэгийг өөрчлөхгүй бөгөөд лептон ба кваркуудыг ижил бөөмс болгон хувиргадаг.

Атомын цөмийн задралын үед анх удаа сул харилцан үйлчлэл ажиглагдсан. Эдгээр задрал нь цөм дэх протоныг нейтрон болгон хувиргахтай холбоотой бөгөөд эсрэгээр нь:

r? n + e+ + ?e, n ? p + e- + e,

Энд n нь нейтрон, p нь протон, e- электрон, ?e нь электрон антинейтрино.

Үндсэн хэсгүүдийг ихэвчлэн гурван бүлэгт хуваадаг.

) фотон; Энэ бүлэг нь зөвхөн нэг бөөмс - фотон - квантаас бүрдэнэ цахилгаан соронзон цацраг;

) лептонууд (Грек хэлнээс "лептос" - гэрэл), зөвхөн цахилгаан соронзон ба сул харилцан үйлчлэлд оролцдог. Лептонуудад 1975 онд нээгдсэн электрон ба мюон нейтрино, электрон, мюон, хүнд лептон - ойролцоогоор 3487me масстай т-лептон буюу таон, түүнчлэн тэдгээрийн харгалзах эсрэг бөөмсүүд орно. Лептон гэж нэрлэсэн нь анхны мэдэгдэж байсан лептонуудын масс бусад бүх бөөмсийн массаас бага байсантай холбоотой юм. Лептонуудад мөн нууц нейтрино байдаг бөгөөд тэдгээрийн оршин тогтнох нь бий сүүлийн үедмөн суулгасан;

) адрон (Грек хэлнээс "адрос" - том, хүчтэй). Адронууд нь цахилгаан соронзон ба сул харилцан үйлчлэлтэй байдаг. Дээр дурдсан хэсгүүдээс протон, нейтрон, пион, каонууд орно.

Сул харилцан үйлчлэлийн шинж чанарууд

Сул харилцан үйлчлэл нь өвөрмөц шинж чанартай байдаг:

Бүх үндсэн фермионууд сул харилцан үйлчлэлд оролцдог (лептонууд ба кваркууд ). Фермионууд (Италийн физикч Э. Фермигийн нэрнээс<#"22" src="doc_zip7.jpg" />, -x, -y, -z, -, .

P үйлдэл нь дурын тэмдгийг өөрчилдөг туйлын вектор

Орон зайн урвуу үйл ажиллагаа нь системийг толин тусгал тэгш хэмтэй болгон хувиргадаг. Толин тусгалын тэгш хэмхүчтэй ба цахилгаан соронзон харилцан үйлчлэлийн нөлөөн дор явагдах процессуудад ажиглагддаг. Эдгээр процессуудын толин тусгал тэгш хэм нь толин тусгал тэгш хэмтэй төлөвт шилжилтүүд ижил магадлалтайгаар явагддаг гэсэн үг юм.

Г.? Ян Жэннин, Ли Зонгдао нар физикийн салбарт Нобелийн шагнал хүртжээ. Энгийн бөөмсийн салбарт чухал нээлт хийхэд хүргэсэн паритет гэж нэрлэгддэг хуулиудыг гүнзгийрүүлэн судалсных нь төлөө.

Орон зайн паритетаас гадна сул харилцан үйлчлэл нь орон зай цэнэгийн хосолсон паритетыг хадгалахгүй, өөрөөр хэлбэл цорын ганц мэдэгдэж буй харилцан үйлчлэл нь CP-ийн инвариантын зарчмыг зөрчиж байна. .

Цэнэглэх тэгш хэм гэдэг нь бөөмстэй холбоотой ямар нэгэн процесс байгаа бол тэдгээрийг эсрэг бөөмсөөр (цэнэгийн нэгдэл) солиход процесс мөн оршин тогтнож, ижил магадлалаар явагдана гэсэн үг юм. Нейтрино ба антинейтринотой холбоотой процессуудад цэнэгийн тэгш хэм байхгүй. Байгальд зөвхөн зүүн гартай нейтрино ба баруун гартай антинейтрино л байдаг. Хэрэв эдгээр бөөмс бүр (тодорхой байдлын үүднээс бид электрон нейтрино? e ба антинейтрино е-ийг авч үзэх болно) цэнэгийн нэгдлийн үйл ажиллагаанд хамрагдвал тэдгээр нь лептоны тоо, спираль бүхий байхгүй объект болж хувирна.

Тиймээс сул харилцан үйлчлэлд P ба C-инварианц зэрэг зөрчигддөг. Гэсэн хэдий ч нейтрино (антинейтрино) дээр дараалсан хоёр үйлдлийг хийвэл яах вэ? P- ба C-хувиргах (үйл ажиллагааны дараалал чухал биш), дараа нь бид байгальд байдаг нейтрино дахин олж авдаг. Үйлдлийн дараалал ба (эсвэл урвуу дараалал) CP хувирал гэж нэрлэдэг. ?e ба e-ийн CP хувирлын (хосолсон урвуу) үр дүн дараах байдалтай байна.

Тиймээс нейтрино ба антинейтриногийн хувьд бөөмийг эсрэг бөөм болгон хувиргах ажиллагаа нь цэнэгийн нэгдэл биш харин CP хувирал юм.

Судалгааны түүх

Сул харилцан үйлчлэлийн судалгааг үргэлжлүүлэв урт хугацаа.
1896 онд Беккерел ураны давс нь нэвтрэн орох цацраг ялгаруулдаг болохыг олж мэдсэн (γ торийн задрал). Энэ нь сул харилцан үйлчлэлийг судлах эхлэл байсан юм.
1930 онд Паули задралын үед электрон (e)-ийн хамт гэрлийн саармаг хэсгүүд ялгардаг гэсэн таамаг дэвшүүлсэн. нейтрино (?). Мөн онд Ферми β задралын квант талбайн онолыг дэвшүүлсэн. Нейтроны задрал (n) нь хоёр гүйдлийн харилцан үйлчлэлийн үр дагавар юм: адрон гүйдэл нь нейтроныг протон (p) болгон хувиргадаг, лептоник гүйдэл нь электрон + нейтрино хос үүсгэдэг. 1956 онд Рейнс анх удаа er? ne+ цөмийн реакторын ойролцоо туршилтанд .

Ли, Ян нар К+ мезонуудын задрал дахь парадоксыг тайлбарлав (? ~ ? нууцлаг)? 2 ба 3 пион болж задардаг. Энэ нь орон зайн паритетыг хадгалахгүй байхтай холбоотой юм. Цөмийн β задрал, мюон, пион, К-мезон, гиперонуудын задралд толины тэгш бус байдал илэрсэн.
1957 онд Гелл-Манн, Фейнман, Маршак, Сударшан нар санал болгожээ бүх нийтийн оноладронуудын кварк бүтцэд суурилсан сул харилцан үйлчлэл. Энэ онол гэж нэрлэдэг V-A онолууд, Фейнманы диаграм ашиглан сул харилцан үйлчлэлийн тодорхойлолтод хүргэсэн. Үүний зэрэгцээ цоо шинэ үзэгдлүүдийг илрүүлсэн: CP-ийн өөрчлөгдөөгүй байдал ба төвийг сахисан гүйдлийн зөрчил.

1960-аад онд Шелдон Ли Глашоу , Стивен Вайнберг болон Абдус Салам Тухайн үед маш сайн хөгжсөн квант талбайн онол дээр үндэслэсэн цахилгаан сул харилцан үйлчлэлийн онолыг бий болгосон , энэ нь сул ба цахилгаан соронзон харилцан үйлчлэлийг хослуулсан. Тэд царигийн талбайг нэвтрүүлсэн ба эдгээр талбайн квантууд нь вектор бозонууд юм , мөн сул харилцан үйлчлэлийн тээвэрлэгч болно. Үүнээс гадна урьд өмнө мэдэгдээгүй сул төвийг сахисан гүйдэл байгааг урьдчилан таамаглаж байсан . Эдгээр урсгалыг 1973 онд туршилтаар илрүүлсэн нейтрино ба антинейтриногийн нуклоноор уян харимхай тархалтын процессыг судлахдаа .

1991-2001 онд LEP2 хурдасгуурт (CERN) Z0 бозоны задралын судалгаа хийгдсэн бөгөөд байгальд лептоны ?e, ?? гэсэн гурван үе л байдгийг харуулсан. Тэгээд??.

Байгаль дахь үүрэг

цөмийн харилцан үйлчлэл сул байна

Сул харилцан үйлчлэлийн улмаас үүсдэг хамгийн түгээмэл үйл явц бол цацраг идэвхт атомын цөмийн b задрал юм. Цацраг идэвхит үзэгдэл<#"justify">Ашигласан уран зохиолын жагсаалт

1. Новожилов Ю.В. Элемент бөөмсийн онолын танилцуулга. М .: Наука, 1972

Okun B. Элементар бөөмсийн сул харилцан үйлчлэл. М.: Физматгиз, 1963 он

Лептон нь випроминит эсвэл W бозоныг шингээж, нейтрино болж хувирдаг;
кварк нь випроминит буюу W бозоныг шингээж, амтыг нь өөрчилж, бусад кваркуудын суперпозиция болж хувирдаг;
лептон эсвэл кварк нь Z-бозоныг шингээх эсвэл випроминжих чадвартай

Бөөмийн сул харилцан үйлчлэх чадварыг сул изоспин гэж нэрлэгддэг квант тоогоор тодорхойлдог. Боломжит утгууд W ба Z бозонуудыг ± 1/2 сольж чаддаг хэсгүүдийн хувьд изопин нь сул харилцан үйлчлэлээр харилцан үйлчилдэг. W ба Z бозоны солилцооны үйл явц боломжгүй тэг сул изоспинтай хэсгүүд нь сул харилцан үйлчлэлээр харилцан үйлчлэлцдэггүй. Сул изоспин нь энгийн хэсгүүдийн хоорондох урвалд хадгалагдана. Энэ нь бөөмсийн төрөл өөрчлөгдөж болох ч урвалд оролцож буй бүх бөөмсийн нийт сул изопин өөрчлөгдөөгүй хэвээр байна гэсэн үг юм.
Сул харилцан үйлчлэлийн онцлог нь энэ нь паритетыг зөрчих явдал юм, учир нь зөвхөн зүүн гар хиралиттай фермионууд ба баруун гар хирралтай фермионуудын эсрэг бөөмсүүд цэнэгтэй гүйдлээр сул харилцан үйлчлэх чадвартай байдаг. Сул харилцан үйлчлэл дэх паритет хадгалагдахгүй байдгийг Ян Жэннин, Ли Жэндао нар нээсэн бөгөөд 1957 онд Физикийн чиглэлээр Нобелийн шагнал хүртжээ. Паритет хадгалагдахгүй байгаа шалтгааныг аяндаа тэгш хэмийн эвдрэлээс харж болно. Стандарт загварт тэгш хэмийн эвдрэл нь таамагласан бөөмс болох Хиггс бозонтой тохирч байна. Энэ бол туршилтаар хараахан олдоогүй байгаа энгийн загварын цорын ганц бөөм юм.
Сул харилцан үйлчлэлийн үед CP тэгш хэм нь эвдэрдэг. Энэ зөрчлийг 1964 онд каонтой хийсэн туршилтаар туршилтаар илрүүлсэн. Энэхүү нээлтийн зохиогч Жеймс Кронин, Вал Фитч нар шагнагдсан байна Нобелийн шагнал 1980 он. CP тэгш хэмийг хадгалахгүй байх нь паритын зөрчлөөс хамаагүй бага тохиолддог. Энэ нь CPT тэгш хэмийн хадгалалт нь үндсэн дээр тулгуурладаг гэсэн үг юм физикийн зарчим– Лоренц ба богино зайн хувиргалт, Т тэгш хэмийг зөрчих боломж, i.e. өөрчлөгдөөгүй байдал физик үйл явццаг хугацааны чиглэлийг өөрчлөх замаар.

1969 онд цахилгаан соронзон ба сул цөмийн харилцан үйлчлэлийн нэгдсэн онолыг бий болгосон бөгөөд үүний дагуу 10 15 К температуртай тохирч байгаа 100 ГэВ энергитэй үед цахилгаан соронзон ба сул процессуудын ялгаа арилдаг. Цахилгаан сул ба хүчтэй цөмийн харилцан үйлчлэлийн нэгдсэн онолыг туршилтаар баталгаажуулахын тулд хурдасгуурын энергийг зуун тэрбум дахин нэмэгдүүлэх шаардлагатай.
Цахилгаан сул харилцан үйлчлэлийн онол нь SU(2) тэгш хэмийн бүлэгт суурилдаг.
Жижиг хэмжээтэй, богино хугацаатай хэдий ч сул харилцан үйлчлэл нь байгальд маш чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Хэрэв сул харилцан үйлчлэлийг "унтраах" боломжтой байсан бол нар унтарна, учир нь протоныг нейтрон, позитрон, нейтрино болгон хувиргах үйл явц явагдаж, үүний үр дүнд 4 протон 4 He, хоёр болж хувирдаг. позитрон ба хоёр нейтрино байх боломжгүй болно. Энэ процесс нь нар болон ихэнх оддын энергийн гол эх үүсвэр болдог (Устөрөгчийн мөчлөгийг үзнэ үү). Сул харилцан үйлчлэлийн үйл явц нь оддын хувьсалд чухал ач холбогдолтой, учир нь тэдгээр нь пульсар үүсэх гэх мэт хэт шинэ оддын дэлбэрэлтэд маш халуун оддын энергийг алддаг. Хэрэв байгальд сул харилцан үйлчлэл байхгүй байсан бол мюон, пи-мезон болон бусад бөөмс тогтвортой бөгөөд энгийн бодист өргөн тархах байсан. Тэгэхээр чухал үүрэгсул харилцан үйлчлэл нь хүчтэй ба цахилгаан соронзон харилцан үйлчлэлийн шинж чанартай хэд хэдэн хоригийг дагаж мөрддөггүйтэй холбоотой юм. Ялангуяа сул харилцан үйлчлэл нь цэнэгтэй лептонуудыг нейтрино, нэг амтын кваркуудыг нөгөө амтат кварк болгон хувиргадаг.

1896 онд Францын эрдэмтэн Анри Беккерел ураны цацраг идэвхт бодисыг илрүүлжээ. Энэ бол урьд өмнө үл мэдэгдэх байгалийн хүчнүүд болох сул харилцан үйлчлэлийн талаархи анхны туршилтын дохио байв. Олон танил үзэгдлийн ард сул хүч байдаг гэдгийг бид одоо мэдэж байна - жишээлбэл, энэ нь зарим үйл явцад оролцдог. термоядролын урвалууд, нар болон бусад оддын цацрагийг дэмждэг.

Үл ойлголцлын улмаас энэхүү харилцан үйлчлэлд "сул" гэсэн нэрийг өгсөн - жишээлбэл, протоны хувьд энэ нь 1033 дахин хүчтэй байдаг. таталцлын харилцан үйлчлэл("Таталцал, Байгалийн энэ нэгдэл"-ийг үзнэ үү). Энэ бол харин ч хор хөнөөлтэй харилцан үйлчлэл, бодисыг хамтад нь байлгадаггүй, харин зөвхөн устгадаг байгалийн цорын ганц хүч юм. Үүнийг "зарчимгүй" гэж нэрлэж болно, учир нь устгахдаа бусад хүчнүүдийн ажиглаж буй орон зайн паритет ба цаг хугацааны урвуу байдлын зарчмуудыг харгалздаггүй.

Сул харилцан үйлчлэлийн үндсэн шинж чанарууд нь 1930-аад онд Италийн физикч Э.Фермигийн ажлын ачаар тодорхой болсон. Таталцал болон цахилгаан хүчнээс ялгаатай нь сул хүч нь маш богино хугацаанд үйлчилдэг болох нь тогтоогдсон. Тэр жилүүдэд үйл ажиллагааны радиус огт байхгүй юм шиг санагдаж байв - харилцан үйлчлэл нь сансар огторгуйн нэг цэг дээр, тэр дундаа шууд явагдсан. Энэ харилцан үйлчлэл нь виртуал (асаалттай богино хугацаа) цөмийн протон бүрийг нейтрон, позитроныг позитрон ба нейтрино болгон, нейтрон бүрийг протон, электрон, антинейтрино болгон хувиргадаг. Тогтвортой цөмд (Атомын цөмийг үзнэ үү) эдгээр хувирал нь вакуум дахь электрон-позитрон хос эсвэл протон-антипротон хосыг виртуалаар үүсгэхтэй адил виртуал хэвээр байна.

Хэрэв цэнэгийн хувьд нэгээр ялгаатай цөмийн массын ялгаа хангалттай их байвал эдгээр виртуал хувиргалтууд бодит болж, цөм цэнэгээ 1-ээр өөрчилж, электрон ба антинейтрино (электрон задрал) эсвэл позитрон ба нейтрино ( позитрон задрал). Нейтрон нь протон ба электроны массын нийлбэрээс ойролцоогоор 1 МэВ-ээр их масстай. Тиймээс чөлөөт нейтрон нь протон, электрон, антинейтрино болж задарч, ойролцоогоор 1 МэВ энерги ялгаруулдаг. Амьдралын хугацаа чөлөөт нейтронойролцоогоор 10 минут, гэхдээ холбогдсон төлөвжишээлбэл, нейтрон ба протоноос бүрдэх дейтеронд эдгээр бөөмсүүд хязгааргүй хугацаагаар амьдардаг.

Мюонтой ижил төстэй үйл явдал тохиолддог (Пептоныг үзнэ үү) - энэ нь электрон, нейтрино, антинейтрино болж задардаг. Мюон ялзрахаасаа өмнө с орчим амьдардаг - нейтроноос хамаагүй бага. Фермигийн онол үүнийг оролцсон бөөмсийн массын зөрүүгээр тайлбарлав. Эвдрэлийн үед илүү их энерги ялгарах тусам илүү хурдан болдог. - задралын үед ялгарах энерги нь 100 МэВ орчим байдаг нь нейтроны задралын үеийнхээс ойролцоогоор 100 дахин их байдаг. Бөөмийн амьдрах хугацаа нь энэ энергийн тав дахь зэрэгтэй урвуу пропорциональ байна.

Сүүлийн хэдэн арван жилийн хугацаанд сул харилцан үйлчлэл нь орон нутгийн бус, өөрөөр хэлбэл тэр даруй тохиолддоггүй бөгөөд нэг цэгт тохиолддоггүй. Орчин үеийн онолын дагуу сул харилцан үйлчлэл нь шууд дамждаггүй, харин мюон нейтрино болж хувирсны дараа виртуал электрон-антинейтрино хос үүсдэг бөгөөд энэ нь нэг ч захирагч, нэг ч микроскоп биш юм , мэдээж ямар ч секундомер ийм бага хугацааны интервалыг хэмжиж чаддаггүйтэй адил ийм бага зайг хэмжинэ. Бараг үргэлж байдаг шиг, онд орчин үеийн физикбид шууд бус өгөгдөлд сэтгэл хангалуун байх ёстой. Физикчид үйл явцын механизмын талаар янз бүрийн таамаглал дэвшүүлж, эдгээр таамаглалын бүх төрлийн үр дагаврыг туршиж үздэг. Наад зах нь нэг найдвартай туршилттай зөрчилдсөн эдгээр таамаглалыг үгүйсгэж, үлдсэнийг нь шалгахын тулд шинэ туршилтуудыг хийдэг. Сул харилцан үйлчлэлийн үед энэ үйл явц 40 орчим жил үргэлжилсэн бөгөөд физикчид сул харилцан үйлчлэлийг протоноос 100 дахин хүнд хэт масстай бөөмсүүд зөөвөрлөсөн гэдэгт итгэлтэй болох хүртэл үргэлжилсэн. Эдгээр бөөмсийг 1 спинтэй, вектор бозон гэж нэрлэдэг (1983 онд Швейцарийн CERN-д нээсэн - Франц).

Хоёр цэнэглэгдсэн вектор бозон ба нэг төвийг сахисан бозон байдаг (дээд талд байгаа дүрс нь ердийнх шиг протоны нэгж дэх цэнэгийг заадаг). Цэнэглэгдсэн вектор бозон нь нейтрон ба мюоны задралд "ажилладаг". Мюоны задралын явцыг Зураг дээр үзүүлэв. (дээр, баруун). Ийм зургуудыг Фейнман диаграм гэж нэрлэдэг бөгөөд тэдгээр нь зөвхөн үйл явцыг дүрслэн харуулахаас гадна үүнийг тооцоолоход тусалдаг. Энэ бол урвалын магадлалын томъёоны товчлол юм; энд зөвхөн дүрслэх зорилгоор ашигласан болно.

Мюон нь нейтрино болж хувирч, -бозон ялгаруулж, электрон болон антинейтрино болж задардаг. Гарсан энерги нь -бозоны жинхэнэ төрөлтөд хангалтгүй тул виртуал байдлаар, өөрөөр хэлбэл маш богино хугацаанд төрдөг. IN энэ тохиолдолдэнэ бол с. Энэ хугацаанд -бозонд харгалзах талбарт долгион, өөрөөр хэлбэл жинхэнэ бөөмс үүсэх цаг байдаггүй (Талбар ба бөөмсийг үзнэ үү). см хэмжээтэй талбайн бүлэгнэл үүсч, c-ийн дараа түүнээс электрон ба антинейтрино үүсдэг.

Нейтроны задралын хувьд ижил диаграммыг зурах боломжтой байсан ч энд аль хэдийн биднийг төөрөгдүүлэх болно. Баримт нь нейтроны хэмжээ см бөгөөд энэ нь 1000 дахин их юм радиусаас ихсул хүчний үйлдэл. Тиймээс эдгээр хүч нь кваркууд байрладаг нейтроны дотор үйлчилдэг. Гурван нейтрон кваркийн нэг нь -бозон ялгаруулж, өөр кварк болж хувирдаг. Нейтрон дахь кваркуудын цэнэг: -1/3, - 1/3 гэх мэт хоёр кваркийн нэг нь. сөрөг цэнэг-1/3 нь кварк руу ордог эерэг цэнэг. Үүний үр дүнд 1/3, 2/3, 2/3 цэнэгтэй кваркууд гарч ирэх бөгөөд эдгээр нь нийлээд протон үүсгэдэг. Урвалын бүтээгдэхүүн болох электрон ба антинейтрино нь протоноос чөлөөтэй нисдэг. Гэхдээ энэ нь -бозон ялгаруулдаг кварк юм. хариу цохилтыг хүлээн аваад дотогш орж эхлэв эсрэг чиглэл. Тэр яагаад нисдэггүй юм бэ?

Энэ нь хүчтэй харилцан үйлчлэлээр нэгддэг. Энэхүү харилцан үйлчлэл нь кваркийг салшгүй хоёр хамтрагчийн хамт зөөж, улмаар хөдөлж буй протон үүсэх болно. By ижил төстэй схемҮлдсэн адронуудын сул доройтол (сул харилцан үйлчлэлтэй холбоотой) үүсдэг. Тэд бүгдээрээ нэг кваркаар вектор бозоны ялгаруулалт, энэ вектор бозоны лептон (, ба - бөөмс) болж шилжиж, урвалын бүтээгдэхүүний цаашдын тэлэлт хүртэл буцалгана.

Гэхдээ заримдаа адроник задрал бас тохиолддог: вектор бозон нь кварк-антикварк хос болж задарч, мезон болж хувирдаг.

Тэгэхээр, их тооЯнз бүрийн урвалууд нь кварк ба лептонуудын вектор бозонуудтай харилцан үйлчлэлд ордог. Энэ харилцан үйлчлэл нь бүх нийтийн шинж чанартай, өөрөөр хэлбэл кварк ба лептонуудын хувьд ижил байдаг. Таталцлын болон цахилгаан соронзон харилцан үйлчлэлийн түгээмэл байдлаас ялгаатай сул харилцан үйлчлэлийн түгээмэл байдал нь иж бүрэн тайлбарыг хараахан аваагүй байна. Орчин үеийн онолд сул харилцан үйлчлэлийг цахилгаан соронзон харилцан үйлчлэлтэй хослуулсан байдаг (Байгалийн хүчний нэгдлийг үзнэ үү).

Сул харилцан үйлчлэлийн улмаас тэгш хэмийн эвдрэлийн талаар Паритет, Нейтрино-г үзнэ үү. "Байгалийн хүчний нэгдэл" нийтлэлд бичил ертөнцийн зураг дээрх сул хүчний байр суурийг өгүүлдэг.

ХАРИЛЦААНЫ ХАРИЛЦАА СУЛ- мэдэгдэж байгаа дөрвөн сангийн нэг. харилцан үйлчлэлхооронд. С.в. хүчтэй ба эл-соронзоос хамаагүй сул. харилцан үйлчлэл, гэхдээ таталцлынхаас хамаагүй хүчтэй. 80-аад онд сул дорой, эл-магн байгаа нь тогтоогдсон. харилцан үйлчлэл - ялгаа. ганц биений илрэл цахилгаан сул харилцан үйлчлэл.

Харилцааны эрчмийг түүний үүсгэж буй үйл явцын хурдаар дүгнэж болно. Ихэвчлэн процессын хурдыг энгийн бөөмийн физикийн шинж чанар болох GeV-ийн эрч хүчээр бие биентэйгээ харьцуулдаг. Ийм энергийн үед хүчтэй харилцан үйлчлэлийн үр дүнд үүссэн процесс нь s, el-magn цаг хугацаанд явагддаг. цаг хугацааны явцад үйл явц, нарны энергийн улмаас үүсэх үйл явцын онцлог хугацаа. ( сул үйл явц), илүү их:в, ингэснээр энгийн бөөмсийн ертөнцөд сул үйл явц маш удаан явагддаг.

Харилцааны өөр нэг шинж чанар нь материйн бөөмс юм. Хүчтэй харилцан үйлчлэлцдэг тоосонцорыг (хадрон) хэд хэдэн зузаантай төмөр хавтангаар барьж болно. Зөвхөн хүчтэй хурдтай нейтрино хэдэн арван сантиметрийн зайд нэг тэрбум км зузаантай төмөр хавтангаар нэг ч мөргөлдөөнгүйгээр өнгөрнө. Таталцал бүр ч сул байна. харилцан үйлчлэлийн хүч нь ~1 ГэВ энергитэй үед нарны энергиэс 10 33 дахин бага байдаг. Гэсэн хэдий ч ихэвчлэн таталцлын үүрэг гүйцэтгэдэг. харилцан үйлчлэл нь S. зууны дүрээс хамаагүй илүү мэдэгдэхүйц юм. Энэ нь таталцлын хүчинтэй холбоотой юм цахилгаан соронзон харилцан үйлчлэлтэй адил харилцан үйлчлэл нь хязгааргүй өргөн хүрээтэй үйл ажиллагаатай байдаг; Тиймээс, жишээлбэл, таталцлын хүч нь дэлхийн гадаргуу дээр байрладаг биетүүдэд үйлчилдэг. Дэлхийг бүрдүүлдэг бүх атомын таталцал. Сул харилцан үйлчлэл нь маш богино хугацаанд үйлчилдэг: ойролцоогоор. 2*10 -16 см (энэ нь гурван баллын хэмжээ юм радиусаас багахүчтэй харилцан үйлчлэл). Үүний үр дүнд, жишээлбэл, S. v. 10-8 см-ийн зайд байрлах хоёр хөрш атомын цөмийн хооронд өчүүхэн жижиг, зөвхөн цахилгаан соронзон төдийгүй таталцлынхаас ч зүйрлэшгүй сул байна. тэдгээрийн хоорондын харилцан үйлчлэл.

Гэсэн хэдий ч жижиг хэмжээтэй, богино үйлдэлтэй хэдий ч С. байгальд маш чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Тиймээс, хэрэв нарны энергийг "унтраах" боломжтой байсан бол нар унтарна, учир нь протоныг нейтрон, позитрон, нейтрино болгон хувиргах үйл явц боломжгүй бөгөөд үүний үр дүнд дөрвөн протон 4 болж хувирна. Тэр, хоёр позитрон, хоёр нейтрино. Энэ үйл явц нь гол үүрэг гүйцэтгэдэг Нар болон ихэнх оддын энергийн эх үүсвэр (харна уу Устөрөгчийн эргэлт) S. зууны үйл явц. Нейтрино ялгаруулалт нь ерөнхийдөө маш чухал юм оддын хувьсал, учир нь тэд тэсрэлтээр маш халуун оддын энергийг алддаг хэт шинэ одуудпульсар үүсэх гэх мэт.Хэрвээ нарны энерги байхгүй байсан бол нарны энергийн үр дүнд ялзарч буй мюон, мезон, хачирхалтай, дур булаам тоосонцор энгийн бодист тогтвортой, өргөн тархсан байх байсан. SE-ийн ийм том үүрэг нь хүчтэй, соронзон хүчний шинж чанартай хэд хэдэн хоригт хамрагдаагүйтэй холбоотой юм. харилцан үйлчлэл. Ялангуяа, S. v. цэнэглэгдсэн лептонуудыг нейтрино, нэг төрлийн (амт) бусад төрлийн кварк болгон хувиргадаг.

Эрчим хүч нэмэгдэхийн хэрээр сул үйл явцын эрч хүч хурдан нэмэгддэг. Тэгэхээр, нейтроны бета задрал,Кром дахь энерги ялгарах хэмжээ бага (~1 МэВ), ойролцоогоор үргэлжилнэ. 10 3 секунд буюу гипероны амьдрах хугацаанаас 10 13 дахин их, түүний задралын үед ялгарах энерги нь ~100 МэВ байна. ~100 ГэВ энергитэй нейтриногийн нуклонтой харилцан үйлчлэх хөндлөн огтлол нь ойролцоогоор. ~1 МэВ энергитэй нейтринотой харьцуулахад сая дахин их. Онолын дагуу Үзэл бодлын дагуу хөндлөн огтлолын өсөлт нь хэд хэдэн дарааллын энерги хүртэл үргэлжилнэ. хэдэн зуун GeV (мөргөлдөх бөөмсийн инерцийн төвийн системд). Эдгээр энергийн үед болон их хэмжээний импульсийн дамжуулалтууд нь оршин тогтнохтой холбоотой нөлөөлөл юм завсрын вектор бозонууд. Мөргөлдөх бөөмс хоорондын зайд 2*10 -16 см-ээс хамаагүй бага (Комптон долгионы урт) завсрын бозонууд), S.v. болон эл-магн. харилцан үйлчлэл нь бараг ижил эрчимтэй байдаг.

Наиб. S. зууны улмаас нийтлэг үйл явц - бета задралцацраг идэвхт атомын цөм. 1934 онд Э.Ферми тодорхой амьтдыг хамарсан задралын онолыг бүтээжээ. өөрчлөлтүүд гэж нэрлэгддэг дараагийн онолын үндэс болсон. бүх нийтийн орон нутгийн дөрвөн фермионы систем. (Ферми харилцан үйлчлэл). Фермигийн онолоор бол цацраг идэвхт цөмөөс зугтаж буй электрон ба нейтрино (илүү нарийвчлалтай) өмнө нь түүний дотор байгаагүй, харин задралын үед үүссэн. Энэ үзэгдэл нь бага энергитэй фотонуудын ялгаралттай төстэй ( харагдах гэрэл) өдөөгдсөн атомууд эсвэл өндөр энергитэй фотонууд (квантууд) өдөөгдсөн цөмүүд. Ийм үйл явцын шалтгаан нь цахилгааны харилцан үйлчлэл юм. эл-магн бүхий тоосонцор. талбар: хөдөлж буй цэнэгтэй бөөмс үүсгэдэг цахилгаан соронзон гүйдэл, энэ нь цахилгаан соронзонд саад учруулдаг. талбай; Харилцан үйлчлэлийн үр дүнд бөөмс нь энергийг энэ талбайн квантууд - фотонуудад шилжүүлдэг. Фотонуудын эл-магнтай харилцан үйлчлэл. гүйдлийг илэрхийллээр тодорхойлно А. Энд д- анхан шатны цахилгаан цэнэг, энэ нь тогтмол эл-магн. харилцан үйлчлэл (харна уу Харилцааны тогтмол), А- фотоны талбайн оператор (жишээ нь, фотон үүсгэх ба устгах оператор), j em - el-magn нягтын оператор. одоогийн (Ихэнхдээ цахилгаан соронзон гүйдлийн илэрхийлэл нь үржүүлэгчийг агуулдаг д.) Бүх төлбөрүүд j em-д хувь нэмэр оруулдаг. тоосонцор. Жишээлбэл, электронтой харгалзах нэр томъёо нь электроныг устгах эсвэл позитрон үүсэх оператор бөгөөд электрон төрөх эсвэл позитроныг устгах оператор гэсэн хэлбэртэй байна. [Хялбар болгохын тулд дээр дурдсан j em, түүнчлэн А, нь дөрвөн хэмжээст вектор юм. Илүү нарийвчлалтай, оронд нь та дөрвөн илэрхийллийн багц бичих хэрэгтэй - Дирак матриц,= 0, 1, 2, 3. Эдгээр илэрхийлэл бүрийг дөрвөн хэмжээст векторын харгалзах бүрэлдэхүүнээр үржүүлнэ.]

Энэ харилцан үйлчлэл нь зөвхөн электрон ба позитроноор фотон ялгаруулах, шингээх үйл явцыг тайлбарлахаас гадна фотоноор электрон-позитрон хос үүсгэх зэрэг үйл явцыг тодорхойлдог. Хосуудын төрөлт) эсвэл устгахэдгээр хос фотонууд болж хувирдаг. Хоёр цэнэгийн хоорондох фотон солилцоо. бөөмс нь бие биетэйгээ харилцан үйлчлэхэд хүргэдэг. Үүний үр дүнд, жишээлбэл, электроныг протоноор тараах нь бүдүүвчээр харагдаж байна. Фейнманы диаграм, Зураг дээр үзүүлэв. 1. Цөм дэх протон нэг түвшингээс нөгөөд шилжих үед ижил харилцан үйлчлэл нь электрон-позитрон хос үүсэхэд хүргэдэг (Зураг 2).

Фермигийн задралын онол нь эл-соронзон онолтой үндсэндээ төстэй юм. процессууд. Ферми онолоо хоёр "сул гүйдлийн" харилцан үйлчлэлд үндэслэсэн (харна уу. Одоогийнквант талбайн онолд), гэхдээ бөөмсийг солилцох замаар бие биетэйгээ хол зайд бус харилцан үйлчилдэг - талбайн квант (цахилгаан-соронзон харилцан үйлчлэлийн үед фотон), харин контактаар. Энэ бол орчин үеийн дөрвөн фермионы талбайн (дөрвөн фермион p, n, e ба нейтрино v) хоорондын харилцан үйлчлэл юм. тэмдэглэгээ нь дараах хэлбэртэй байна. . Энд Г Ф- Ферми тогтмол буюу дөрвөн фермионы сул харилцан үйлчлэлийн тогтмол, туршилт. зүсэх гэсэн утгатай erg*cm 3 (утга нь уртын квадратын хэмжээтэй байх ба нэгжээр энэ нь тогтмол байна , Хаана М- протоны масс), - протоныг үүсгэх оператор (антипротон устгах), - нейтрон устгах оператор (антинейтроны төрөлт), - электрон төрөх оператор (позитрон устгах), v - нейтрино устгах оператор (антинейтрино төрөлт). (Энд ба цаашид бөөмс үүсгэх, устгах операторуудыг харгалзах бөөмсийн тэмдэглэгээг тодоор бичсэн болно.) Нейтроныг протон болгон хувиргадаг гүйдлийг дараа нь нуклон, харин гүйдлийг лептон гэж нэрлэдэг. Ферми үүнийг эль-магн шиг дэвшүүлсэн. гүйдэл, сул гүйдэл нь мөн дөрвөн хэмжээст векторууд: Иймээс Ферми харилцан үйлчлэл гэж нэрлэдэг. вектор.

Электрон-позитрон хос үүсэхтэй адил (Зураг 2) нейтроны задралыг ижил төстэй бүдүүвчээр (Зураг 3) дүрсэлж болно [эсрэг бөөмсийг харгалзах бөөмсийн тэмдгийн дээр “tilde” тэмдгээр тэмдэглэв. ]. Лептон ба нуклон гүйдлийн харилцан үйлчлэл нь жишээлбэл, бусад процессуудад хүргэх ёстой. хариу үйлдэл үзүүлэх (Зураг 4), ууранд (зураг 5) болон гэх мэт.

Амьтад Сул гүйдэл ба цахилгаан соронзон хоёрын ялгаа нь сул гүйдэл нь бөөмсийн цэнэгийг өөрчилдөг бол цахилгаан гүйдэл нь бөөмийн цэнэгийг өөрчилдөгт оршино. гүйдэл өөрчлөгдөхгүй: сул гүйдэл нь нейтроныг протон болгон, электроныг нейтрино болгон хувиргаж, цахилгаан соронзон нь протоныг протон болгон, электроныг электрон болгон үлдээдэг. Иймд сул токий эв гэж нэрлэдэг. цэнэглэгдсэн гүйдэл. Энэ нэр томъёоны дагуу энгийн цахилгаан соронзон . түүний одоогийн байна төвийг сахисан гүйдэл.

Фермигийн онолыг гурван өөр судалгааны үр дүнд үндэслэсэн. талбайнууд: 1) туршилтын. S. зууны судалгаа өөрөө (-задрал), энэ нь нейтрино байдаг гэсэн таамаглалд хүргэсэн; 2) туршилт. протон ба нейтроныг нээж, цөм нь эдгээр бөөмсөөс бүрддэг гэдгийг ойлгоход хүргэсэн хүчтэй хүчний судалгаа (); 3) туршилт. ба онолын эл-соронзон судалгаа харилцан үйлчлэл, үүний үр дүнд квант талбайн онолын үндэс тавигдсан. Эгэл бөөмсийн физикийн цаашдын хөгжил нь хүчтэй, сул, соронзон орныг судлах үр дүнтэй харилцан хамаарлыг олон удаа нотолсон. харилцан үйлчлэл.

Бүх нийтийн дөрвөн фермионы онол sv. Фермигийн онолоос хэд хэдэн арга, оноогоор ялгаатай. Дараачийн жилүүдэд анхан шатны бөөмсийг судалсны үр дүнд бий болсон эдгээр ялгаа нь дараах байдалтай байна.

Таамаглал нь S. v. Паритетийг хадгалдаггүй, 1956 онд Ли Цун-Дао, Ян Чен Нин нар онолын хувьд дэвшүүлсэн. задралын судалгаа K-мезон;удахгүй бүтэлгүйтэл Р- ба С-паритуудыг цөмийн задралд [Бу Чиен-Шиун ба хамтран ажиллагсад], мюоны задралд [Р. Гарвин (Р.Гарвин), Л.Ледерман (Л.Ледерман), В.Телегди (В.Телегди), Ж.Фридман (Ж.Фридман) гэх мэт] болон бусад бөөмсийн задралд.

Маш том туршилтыг нэгтгэн дүгнэж байна. материал, М.Гелл-Манн, П.Фейнман, П.Маршак, Э.Сударшан нар 1957 онд бүх нийтийн S. v.-ийн онолыг санал болгосон. V- А- онол. Адронуудын кваркийн бүтцэд үндэслэсэн томъёололд энэ онол нь нийт сул цэнэгтэй гүйдэл j u нь лептон ба кварк гүйдлийн нийлбэр бөгөөд эдгээр энгийн гүйдэл тус бүр нь Дирак матрицуудын ижил хослолыг агуулна.

Дараа нь мэдсэнээр цэнэглэгч. Фермигийн онолд нэг гишүүнээр илэрхийлэгдэх лептоны гүйдэл нь гурван гишүүний нийлбэр юм. болон мэдэгдэж байгаа хураамж тус бүр. лептонууд (электрон, мюон ба хүнд лептон) төлбөрт багтсан болно. таны хамт одоогийн нейтрино.

Цэнэглэх Фермигийн онолын нэр томъёогоор илэрхийлэгддэг адроник гүйдэл нь кварк гүйдлийн нийлбэр юм. 1992 он гэхэд таван төрлийн кварк мэдэгдэж байсан , үүнээс мэдэгдэж буй бүх адронууд бүтээгдсэн ба зургаа дахь кварк ( т-тай Q =+ 2/3). Цэнэглэгдсэн кваркийн гүйдэл, түүнчлэн лептоны гүйдлийг ихэвчлэн гурван гишүүний нийлбэрээр бичдэг.

Гэхдээ энд операторуудын шугаман хослолууд байна d, s, b, тиймээс кваркийн цэнэгтэй гүйдэл нь есөн гишүүнээс бүрдэнэ. Гүйдэл бүр нь нэгдэлтэй тэнцүү коэффициент бүхий вектор ба тэнхлэгийн гүйдлийн нийлбэр юм.

Есөн цэнэглэгдсэн кваркийн гүйдлийн коэффициентийг ихэвчлэн 3х3 матрицаар илэрхийлдэг бөгөөд тэдгээрийн ирмэгийг гурван өнцгөөр параметржүүлж, эвдрэлийг тодорхойлдог фазын хүчин зүйлээр илэрхийлдэг. CP-инвариантсул доройтлын үед. Энэ матрицыг нэрлэдэг Кобаяши - Маскава матрицууд (М. Кобаяши, Т. Маскава).

Lagrangian S. v. Цэнэглэгдсэн гүйдэл нь дараах хэлбэртэй байна.

идэгч, коньюгат гэх мэт). Цэнэглэгдсэн гүйдлийн энэхүү харилцан үйлчлэл нь лептоник, хагас лептоник ( гэх мэт) болон лептоник бус ( ,, гэх мэт). Эдгээр үйл явцын ихэнх нь 1957 оноос хойш нээгдсэн. Энэ хугацаанд мөн үндсэн хоёр шинэ үзэгдлийг илрүүлсэн: CP-ийн өөрчлөлт ба саармаг гүйдэл.

CP-ийн инвариантын зөрчлийг 1964 онд Дж.Кристенсон, Ж.Кронин, В.Фитч, Р.Тюрли нарын туршилтаар илрүүлж, урт наслалттай К° мезонууд хоёр мезон болж задрахыг ажигласан. Хожим нь семилептоник задралд CP-ийн инвариант байдлын зөрчил ажиглагдсан. CP-инвариант бус харилцан үйлчлэлийн мөн чанарыг тодруулахын тулд k-l-ийг олох нь туйлын чухал байх болно. CP-бусад бөөмсийн задрал эсвэл харилцан үйлчлэл дэх өөрчлөгддөггүй процесс. Ялангуяа нейтроны диполь моментийг хайх нь ихээхэн сонирхол татаж байна (үүнтэй байх нь инвариант байдлыг зөрчсөн гэсэн үг юм. цаг хугацааны эргэлт, тиймээс теоремын дагуу SRT, ба CP-инвариант).

Төвийг сахисан гүйдэл байгаа эсэхийг сул ба цахилгаан гүйдлийн нэгдсэн онолоор урьдчилан таамаглаж байсан. 60-аад онд бий болсон харилцан үйлчлэл. Ш.Глашоу, С.Вайнберг, А.Салам болон бусад хүмүүс дараа нь энэ нэрийг авсан. цахилгаан сул харилцан үйлчлэлийн стандарт онол. Энэ онолын дагуу S. v. Энэ нь гүйдлийн контактын харилцан үйлчлэл биш, харин завсрын вектор бозоны солилцоогоор үүсдэг ( W + , W - , Z 0) - спинтэй их хэмжээний бөөмс 1. Энэ тохиолдолд бозонууд цэнэгийн харилцан үйлчлэлийг гүйцэтгэдэг. гүйдэл (Зураг 6), ба Z 0-бозонууд нь төвийг сахисан байдаг (Зураг 7). Стандарт онолоор гурван завсрын бозон ба фотон нь вектор квантууд гэж нэрлэгддэг. хэмжигч талбайнууд, дөрвөн хэмжээст импульсийн асимптот их хэмжээний шилжүүлэгт ажилладаг ( , м з, Хаана mw, mz- масс В- ба энерги дэх Z-бозонууд. нэгж) бүрэн тэнцүү байна. 1973 онд нейтрино ба антинейтрино хоёрын нуклонтой харилцан үйлчлэлцэх үед төвийг сахисан гүйдлийг илрүүлсэн. Хожим нь электрон саармаг гүйдлийн улмаас электроны нуклонтой харилцан үйлчлэлийн явцад мюон нейтриногийн тархалтын үйл явц, түүнчлэн электрон саармаг гүйдлийн улмаас үүссэн паритет хадгалагдахгүй байдлын үр нөлөөг олж илрүүлсэн (эдгээр нөлөөг анх удаа нян дахь паритет хадгалагдахгүй байх туршилтаар ажигласан). Новосибирскт Л.М.Барков, М.С.Золоторев нарын хийсэн атомын шилжилт, мөн АНУ-д протон ба дейтерон дээр электрон сарних туршилтууд).

Төвийг сахисан гүйдлийн харилцан үйлчлэлийг С.В.Лагранжид холбогдох нэр томъёогоор тайлбарлав.

хэмжээсгүй параметр хаана байна. Стандарт онолд (туршилтын утга p нь туршилтын нарийвчлал ба тооцооллын нарийвчлалын нэг хувийн дотор 1-тэй давхцдаг) цацрагийн залруулга). Нийт сул саармаг гүйдэл нь бүх лептон ба бүх кваркуудын хувь нэмрийг агуулдаг.

Төвийг сахисан гүйдлийн маш чухал шинж чанар нь тэдгээр нь диагональ, өөрөөр хэлбэл цэнэглэгдсэн гүйдлийн нэгэн адил лептонуудыг (болон кваркуудыг) өөр лептонууд (кваркууд) руу биш харин өөртөө шилжүүлдэг явдал юм. 12 кварк ба лептон саармаг гүйдэл тус бүр нь тэнхлэгийн гүйдлийн коэффициент бүхий шугаман хослол юм. би 3коэффициенттэй вектор гүйдэл. , Хаана би 3- гэж нэрлэгддэг гурав дахь төсөөлөл. сул изотопын эргэлт, Q- бөөмийн цэнэг ба - Вайнбергийн өнцөг.

Завсрын бозоны дөрвөн вектор талбар байх зайлшгүй шаардлага W + , W -, Z 0ба фотон Адараа нь тайлбарлаж болно. арга зам. Мэдэгдэж байгаагаар, эл-магн. харилцан үйлчлэлийн цахилгаан цэнэглэдэг тоглодог давхар үүрэг: нэг талаас, энэ нь хадгалагдсан хэмжигдэхүүн, нөгөө талаас, эл-магны эх үүсвэр юм. цэнэглэгдсэн хэсгүүдийн хоорондын харилцан үйлчлэлийн талбар (харилцааны тогтмол д). Энэ бол цахилгааны үүрэг юм. цэнэгийг хэмжигчээр хангадаг бөгөөд энэ нь цэнэгтэй бөөмсийн долгионы функцийг орон зай-цаг хугацааны цэгээс хамааруулан дурын фазын хүчин зүйлээр үржүүлэхэд онолын тэгшитгэл өөрчлөгдөхгүй байх явдал юм. тэгш хэм U(1)], мөн нэгэн зэрэг эл-магн. царигийн талбар болох талбар нь өөрчлөлтөд ордог. Орон нутгийн бүлгийн өөрчлөлтүүд U(1) нэг төрлийн цэнэгтэй, нэг царигийн талбайтай (ийм бүлгийг Абелийн гэж нэрлэдэг). Заасан өмч нь цахилгаан юм. цэнэг нь онол болон бусад төрлийн харилцан үйлчлэлийн эхлэлийн цэг болсон. Эдгээр онолуудад хадгалагдсан хэмжигдэхүүнүүд (жишээлбэл, изотопын эргэлт) нь бөөмс хоорондын харилцан үйлчлэлийг дамжуулдаг тодорхой хэмжигч талбайн эх үүсвэр болдог. Хэд хэдэн тохиолдолд "цэнэг"-ийн төрлүүд (жишээлбэл, изотопын эргэлтийн янз бүрийн төсөөлөл), салангид үед. хувиргалт нь бие биентэйгээ эргэлддэггүй (абелийн бус хувиргалт бүлэг), хэд хэдэн зүйлийг нэвтрүүлэх шаардлагатай болж байна. хэмжигч талбайнууд. (Абелийн бус орон нутгийн тэгш хэмтэй тохирох олон тооны царигийн талбаруудыг гэнэ. Young-Mills талбайнууд.) Ялангуяа, тиймээс изотоп. spin [үүнд орон нутгийн бүлэг хариу үйлдэл үзүүлэх SU(2)]харилцан үйлчлэлийн тогтмол үүрэг гүйцэтгэсэн тул 1 ба 0 цэнэгтэй гурван хэмжигч талбарууд шаардлагатай байна. хос бөөмийн цэнэглэгдсэн гүйдэл оролцдог гэх мэт, дараа нь эдгээр хосууд нь сул изоспин бүлгийн хосууд, өөрөөр хэлбэл бүлгийн хосууд гэж үздэг. SU(2). Орон нутгийн бүлгийн хувиргалт дахь онолын инвариант байдал С.У.(2) дээр дурдсанчлан массгүй царигийн талбайн гурвалсан байх шаардлагатай W+, W - , W 0, эх үүсвэр нь сул изопин (харилцааны тогтмол g). Хүчтэй харилцан үйлчлэлтэй ижил төстэй байдлаар, аль нь хэт цэнэг Үизотопт орсон хэсгүүд. олон талт, f-loy-ээр тодорхойлогддог Q = би 3 + Ү/2(Хаана би 3- изоспиний гурав дахь төсөөлөл, a Q- цахилгаан цэнэг), сул изоспины хамт сул гипер цэнэглэлтийг нэвтрүүлдэг. Дараа нь цахилгаан хэмнэнэ. цэнэг ба сул изопин нь сул хэт цэнэгийн хадгалалттай тохирч байна [бүлэг [ У(1)]. Сул их цэнэг нь саармаг хэмжигч талбайн эх үүсвэр юм B 0(харилцааны тогтмол g"). Талбайн хоёр харилцан ортогональ шугаман суперпозиция B°Тэгээд W°фотоны талбайг дүрсэл Аболон Z-бозоны талбар:

Хаана . Энэ нь төвийг сахисан гүйдлийн бүтцийг тодорхойлдог өнцгийн хэмжээ юм. Энэ нь мөн тогтмол хоорондын хамаарлыг тодорхойлдог g, сул гүйдэлтэй бозоны харилцан үйлчлэлийн онцлог, тогтмол д, фотоны цахилгаантай харилцан үйлчлэлийг тодорхойлдог. цахилгаан цочрол:

Үүний тулд С. богино зайн шинж чанартай байсан бол завсрын бозонууд их байх ёстой бол анхны царигийн талбайн квантууд - - массгүй. Стандарт онолын дагуу завсрын бозон дахь массын харагдах байдал нь хэзээ тохиолддог аяндаа тэгш хэмийн эвдрэл SU(2) X U(1)-д U(1) em. Түүгээр ч барахгүй талбаруудын суперпозицияуудын нэг B 0Тэгээд W 0- фотон ( А) массгүй хэвээр байвал a- ба Z-бозонууд масстай болно:

Туршилт хийцгээе. саармаг гүйдлийн талаархи мэдээллийг өгсөн . Хүлээгдэж буй масс үүнтэй тохирч байв В- ба Z-бозонууд, мөн

Илрүүлэхийн тулд В- мөн Z-бозонуудыг тусгайлан бүтээсэн. мөргөлдөж буй өндөр энергитэй цацрагуудын мөргөлдөх үед эдгээр бозонууд үүсдэг суурилуулалт. Эхний суурилуулалт 1981 онд CERN-д ашиглалтад орсон. 1983 онд CERN-д дунд насны хүүхэд төрөх анхны тохиолдлыг илрүүлсэн тухай мэдээллүүд гарч ирэв. вектор бозонууд. Төрсөн тухай мэдээллийг 1989 онд нийтэлсэн В- Тэгээд З-Америкийн протон-антипротоны коллайдер дахь бозонууд - Теватрон, Ферми үндэсний хурдасгуурын лабораторид (FNAL). K con. 1980-аад он бүтэн тоо В- болон CERN болон FNAL дахь протон-антипротоны мөргөлдөөнд ажиглагдсан Z-бозонууд хэдэн зуугаар тоологдсон.

1989 онд CERN-д LEP болон Стэнфордын шугаман хурдасгуурын төвд (SLAC) электрон-позитроин коллайдерууд ажиллаж эхэлсэн. LEP-ийн ажил ялангуяа амжилттай байсан бөгөөд 1991 оны эхээр Z бозоны үүсэх, задрах хагас сая гаруй тохиолдол бүртгэгдсэн байна. Z-бозоны задралын судалгаагаар байгальд урьд нь мэдэгдэж байсан нейтринооос өөр ямар ч нейтрино байхгүй болохыг харуулсан. Z-бозоны массыг өндөр нарийвчлалтайгаар хэмжсэн: t z = 91.173 0.020 ГэВ (W бозоны массыг илүү муу нарийвчлалтайгаар мэддэг: м w= 80.220.26 ГэВ). Шинж чанарыг судлах В- ба Z-бозонууд нь цахилгаан сул харилцан үйлчлэлийн стандарт онолын үндсэн (хэмжүүр) санааны зөв болохыг баталсан. Гэсэн хэдий ч онолыг бүрэн шалгахын тулд аяндаа тэгш хэмийн эвдрэлийн механизмыг туршилтаар судлах шаардлагатай. Стандарт онолын хүрээнд аяндаа тэгш хэмийн эвдрэлийн эх үүсвэр нь тодорхой утгатай тусгай изодоблет скаляр талбар юм өөрийн үйлдэл , Хаана - хэмжээсгүй тогтмол, мөн тогтмол h нь массын хэмжээстэй байна . Хамгийн бага харилцан үйлчлэлийн энерги нь хамгийн бага энергид хүрдэг. төлөв - вакуум - тэгээс өөр вакуум талбайн утгыг агуулна. Хэрэв тэгш хэмийн эвдрэлийн механизм үнэхээр байгальд тохиолддог бол энгийн скаляр бозонууд гэж нэрлэгддэг байх ёстой. Хиггс бозон(Хиггс талбайн квант). Стандарт онолдор хаяж нэг оршин тогтнохыг урьдчилан таамаглаж байна скаляр бозон(энэ нь төвийг сахисан байх ёстой). Онолын илүү төвөгтэй хувилбаруудад хэд хэдэн байдаг. ийм бөөмс, тэдгээрийн зарим нь цэнэгтэй байдаг (энэ нь боломжтой). Завсрын бозонуудаас ялгаатай нь Хиггс бозоны массыг онолоор урьдчилан таамагладаггүй.

Цахилгаан сул харилцан үйлчлэлийн хэмжүүрийн онолыг дахин хэвийн болгох боломжтой: энэ нь ялангуяа сул ба соронзон харилцан үйлчлэлийн далайц гэсэн үг юм. Үйл явцыг цочролын онолыг ашиглан тооцоолж болох бөгөөд энгийн квант шиг өндөр залруулга бага байна (харна уу. Дахин хэвийн болгох чадвар(Харин, хувьсах хурдны дөрвөн фермионы онол нь дахин хэвийн бус бөгөөд дотооддоо нийцтэй онол биш юм.)

Онолынх байдаг загварууд Их нэгдэл, үүнд бүлэг болгон цахилгаан сул харилцан үйлчлэл ба бүлэг SU(3)хүчтэй харилцан үйлчлэл нь нэг хэмжүүрийн харилцан үйлчлэлийн тогтмолоор тодорхойлогддог нэг бүлгийн дэд бүлгүүд юм. Бүр илүү их санд. Загваруудад эдгээр харилцан үйлчлэлийг таталцлын нөлөөлөлтэй хослуулдаг (гэгдэх хэт нэгдэл).

Лит.:Ц.С., Мошковский С.А., Бета задрал, транс. Англи хэлнээс, М., 1970; Вайнберг С., Эгэл бөөмсийн харилцан үйлчлэлийн нэгдсэн онолууд, транс. Англи хэлнээс, UFN, 1976, боть 118, v. 3, х. 505; Taylor J., Gauge Theories of Weak Interactions, trans. Англи хэлнээс, М., 1978; Талбайн нэгдсэн онолд хүрэх замд. Бямба. урлаг., орчуулга, М., 1980; Окун Л.Б., Лептон ба кваркууд, 2-р хэвлэл, М., 1990. Л.Б.Окун.